Способы форсирования двигателей внутреннего сгорания Форсирование двигателя внутреннего сгорания турбонаддувом ВЫПОЛНИЛ: БОРКОВ ВИКТОР Ученик 11 класса РУКОВОДИТЕЛЬ: ШАТРОВ МИХАИЛ ГЕОРГИЕВИЧ г. Красногорск 2008 год. Содержание Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. Способы форсирования двигателей внутреннего сгорания . 3 2. Наддув двигателей внутреннего сгорания. . . . . . . . . . . . . . . 5 2.1. Виды наддува. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Динамический наддув . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Наддув приводным нагнетателем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 «Компрекс». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Газотурбинный наддув. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2. Основные изменения ДВС при применении турбонаддува. . 17 2.3. Охлаждение наддувочного воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4. Комбинированный наддув. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.5. Достоинства и недостатки применения турбонаддува. . . . . . 22 Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Введение За последние 20 лет двигатели внутреннего сгорания сделали значительный шаг вперёд. Для дальнейшего развития двигатель нуждается в принципиально новых технологиях. В современном мире к двигателям предъявляется очень много важных требований, одно из них – это повышение мощности. Именно форсирование позволяет повышать литровую мощность двигателя. Наиболее радикальным средством улучшения мощностных показателей является наддув двигателя. Наддув позволяет подавать в камеру сгорания двигателя воздух под давлением (выше атмосферного), что способствует повышению литровой мощности. Наддув двигателя сочетает в себе много достоинств, которые способствуют усиленному развитию. Двигатель, оснащённый системой наддува, имеет преимущество в существенном уменьшении габаритов и массы, перед двигателем той же мощности, но не оснащённым системой наддува. В наше время существует большое количество агрегатов наддува, которые используются в различных целях и на разных двигателях, но наиболее технологичными из них являются турбокомпрессоры и именно поэтому они рассмотрены более детально. Турбокомпрессоры чаще других устанавливаются на легковые автомобили, грузовики и на специальную рабочую технику. Создавать двигатели с наддувом начали ещё очень давно, но и сегодня этот способ форсирования является наиболее перспективным. Принятые сокращения ДВС – двигатель внутреннего сгорания. КПД – коэффициент полезного действия. ПН – приводной нагнетатель. ТКР – турбокомпрессор. ОГ – отработавшие газы. Способы форсирования двигателей внутреннего сгорания Двигатель – устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в работу. В процессе работы двигателя при сжигании топлива выделяется энергия, которая создаёт полезную работу. В результате постоянного совершенствования двигателя происходит совершенствование рабочих процессов и повышается значение КПД. Одним из наиболее важных требований к двигателю является повышение мощности (Вт) и крутящего момента (Н×м). Повысить мощность двигателя – значит его форсировать. Форсирование двигателя – совокупность технических изменений, способствующих повышению литровой мощности. Литровая мощность – номинальная эффективная мощность, снимаемая с единицы рабочего объёма двигателя: Nл=рen/30t, где pe – среднее эффективное давление, n – частота вращения коленчатого вала, t - 2-х тактный/4-х тактный рабочий цикл. Двигатели, имеющие повышенное значение Nл, называют форсированными. Степень форсированности оценивается по значению литровой мощности ДВС. Чем выше литровая мощность, тем меньшие габариты и массу имеет двигатель при одинаковой номинальной мощности. Форсирование актуально в тех случаях, когда нет возможности прибегнуть к использованию более новой модели двигателя или двигателя большего размера. Основные способы повышения литровой мощности двигателя: g увеличение Nл посредством повышения частоты вращения n. Наиболее часто этот способ используется на двигателях с искровым зажиганием. Частота вращения современных моделей достигает 7000 мин-1. Для данных двигателей форсирование по частоте вращения является основным способом повышения литровой мощности. Частота вращения дизельных двигателей меньше и достигает 6000 мин-1. Проблемами форсирования по частоте вращения является уменьшение КПД, снижение экономичности и уменьшение ресурса двигателя. Происходит это из-за высоких нагрузок и сил трения. g переходя с четырёхтактного на двухтактный рабочий цикл, теоретически литровая мощность должна вырасти в два раза. Это можно предположить, учитывая формулу находящуюся выше. Но на практике литровая мощность возрастает в 1,5…1,8 раза. Основными проблемами являются снижение качества очистки и наполнения цилиндров и использование части хода поршня на организацию процессов газообмена. g наиболее эффективным путём форсирования является повышение литровой мощности по среднему эффективному давлению pe. Существенное увеличение pe достигается вводом в рабочий цикл большого количества теплоты, т.е. необходимо большее количество топливовоздушной смеси. Для получения большого количества теплоты необходимо подавать большее количество топлива, что в свою очередь требует для его полного сгорания большего количества окислителя. Это происходит за счёт увеличения количества свежего заряда, нагнетаемого в цилиндр двигателя под давлением. При этом среднее эффективное давление возрастает практически пропорционально увеличению плотности свежего заряда. Данный способ называется – наддув двигателя. В дальнейшем этот способ будет описываться более подробно. |